(57)【要約】【課題】転がり軸受の軌道面又は転動面のうねりをより正確に評価して、転がり軸受部品の高精度の品質管理を可能とし、転がり軸受の振動音響品質の向上を図ることができる転がり軸受部品の表面精度評価方法及び表面精度評価装置を提供する。【解決手段】検出部１１により転がり軸受１を構成する軌道輪２、４の軌道面３、５又は転動体６の転動面７の円周方向形状を測定した後、演算部１２が円周方向形状の測定信号をフーリエ変換して軌道面３、５又は転動面７のうねりの角数ｆと振幅ｙの関係を求め、このうねりの角数ｆと振幅ｙの関係を、うねりの角数ｆに基づいて、または転がり軸受１の使用時における振動の周波数帯域に基づいて複数のグループにグループ分けして、うねりを評価するための振幅ｙの閾値Ｔをグループごとに求め、閾値Ｔに基づいて軌道面３、５又は転動面７のうねりを評価し、この演算結果を表示部１３に表示する。【選択図】図２
2013221833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受を構成する軌道輪の軌道面又は転動体の転動面の円周方向形状を測定する工程と、
前記円周方向形状の測定信号をフーリエ変換して前記軌道面又は前記転動面のうねりの角数と振幅の関係を求める工程と、
前記うねりの角数と振幅の関係を、前記うねりの角数に基づいて、または前記転がり軸受の使用時における振動の周波数帯域に基づいて、複数のグループにグループ分けする工程と、
前記グループごとに前記うねりを評価するための前記振幅の閾値を前記各グループの前記振幅から求める工程と、
前記閾値に基づいて前記軌道面又は前記転動面のうねりを評価する工程と、
を備えることを特徴とする転がり軸受部品の表面精度評価方法。
【請求項２】
前記うねりの角数に基づく前記うねりの角数と振幅の関係のグループ分けは、特定角数と非特定角数とに基づいてグループ分けされることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受部品の表面精度評価方法。
【請求項３】
前記閾値は、前記各グループの前記振幅の平均値と、標準偏差と任意数との積と、の和であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の転がり軸受部品の表面精度評価方法。
【請求項４】
前記閾値は、前記各グループの前記振幅の中央値と、標準偏差と任意数との積と、の和であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の転がり軸受部品の表面精度評価方法。
【請求項５】
前記閾値は、前記各グループの前記振幅のエネルギ総和値であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の転がり軸受部品の表面精度評価方法。
【請求項６】
転がり軸受を構成する軌道輪の軌道面又は転動体の転動面の円周方向形状を測定する検出部と、
前記円周方向形状の測定信号をフーリエ変換して前記軌道面又は前記転動面のうねりの角数と振幅の関係を求め、前記うねりの角数と振幅の関係を、前記うねりの角数に基づいて、または前記転がり軸受の使用時における振動の周波数帯域に基づいて複数のグループにグループ分けした後、前記うねりを評価するための前記振幅の閾値を前記グループごとに求め、前記閾値に基づいて前記軌道面又は前記転動面のうねりを評価する演算部と、
前記演算部による演算結果を表示する表示部と、
を備えることを特徴とする転がり軸受部品の表面精度評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり軸受部品の表面精度評価方法及び表面精度評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、転動面のうねりに起因する振動、音響特性を評価する評価方法として、転がり軸受部品の評価方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１の評価方法は、転がり軸受部品における転動面の各点の真円からの差を測定し、測定値のハーモニック解析により転動面のうねりの角数と振幅の関係を求め、該うねりの角数と振幅の関係を対数変換し、対数変換された座標上における、うねりの角数と振幅の関係の回帰直線を求めた後、うねりの角数と振幅の関係を示す各点の回帰直線からの偏差により転動面の形状崩れを評価している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４７５３６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の評価方法は、すべてのうねりの角数と振幅に対して一括して評価しているため、うねりの角数と振幅の関係を過少評価する虞があり、また、回帰直線を用いて評価するため、演算が複雑になるという課題があった。
【０００５】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、転がり軸受の軌道面又は転動面のうねりをより正確に評価して、転がり軸受部品の高精度の品質管理を可能とし、転がり軸受の振動音響品質の向上を図ることができる転がり軸受部品の表面精度評価方法及び表面精度評価装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  転がり軸受を構成する軌道輪の軌道面又は転動体の転動面の円周方向形状を測定する工程と、
前記円周方向形状の測定信号をフーリエ変換して前記軌道面又は前記転動面のうねりの角数と振幅の関係を求める工程と、
前記うねりの角数と振幅の関係を、前記うねりの角数に基づいて、または前記転がり軸受の使用時における振動の周波数帯域に基づいて、複数のグループにグループ分けする工程と、
前記グループごとに前記うねりを評価するための前記振幅の閾値を前記各グループの前記振幅から求める工程と、
前記閾値に基づいて前記軌道面又は前記転動面のうねりを評価する工程と、
を備えることを特徴とする転がり軸受部品の表面精度評価方法。
（２）  前記うねりの角数に基づく前記うねりの角数と振幅の関係のグループ分けは、特定角数と非特定角数とに基づいてグループ分けされることを特徴とする上記（１）の転がり軸受部品の表面精度評価方法。
（３）  前記閾値は、前記各グループの前記振幅の平均値と、標準偏差と任意数との積と、の和であることを特徴とする上記（１）または（２）の転がり軸受部品の表面精度評価方法。
（４）  前記閾値は、前記各グループの前記振幅の中央値と、標準偏差と任意数との積と、の和であることを特徴とする上記（１）または（２）の転がり軸受部品の表面精度評価方法。
（５）  前記閾値は、前記各グループの前記振幅のエネルギ総和値であることを特徴とする上記（１）または（２）の転がり軸受部品の表面精度評価方法。
（６）  転がり軸受を構成する軌道輪の軌道面又は転動体の転動面の円周方向形状を測定する検出部と、
前記円周方向形状の測定信号をフーリエ変換して前記軌道面又は前記転動面のうねりの角数と振幅の関係を求め、前記うねりの角数と振幅の関係を、前記うねりの角数に基づいて、または前記転がり軸受の使用時における振動の周波数帯域に基づいて複数のグループにグループ分けした後、前記うねりを評価するための前記振幅の閾値を前記グループごとに求め、前記閾値に基づいて前記軌道面又は前記転動面のうねりを評価する演算部と、
前記演算部による演算結果を表示する表示部と、
を備えることを特徴とする転がり軸受部品の表面精度評価装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の転がり軸受部品の表面精度評価方法及び表面精度評価装置によれば、うねりの角数と振幅の関係を、うねりの角数、または転がり軸受の使用時における振動の周波数帯域に基づいて複数のグループにグループ分けして、軌道面又は転動面のうねりを別々に評価するようにしたので、転がり軸受の軌道面又は転動面のうねりをより正確に評価して、転がり軸受部品の高精度の品質管理を可能とし、転がり軸受の振動音響品質の向上を図ることができる。
また、複数のグループにグループ分けされた、うねりの角数と振幅の関係を、回帰直線を使わずに、一般的な統計量を閾値として使用して評価するようにしたので、評価のための演算が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の表面精度評価方法が適用される転がり軸受の一例である深溝玉軸受の断面図である。
【図２】本発明に係る転がり軸受部品の表面精度評価装置の構成を示す構成図である。
【図３】うねりの評価手順を示す概略フローチャートである。
【図４】うねりの評価手順を示すフローチャートである。
【図５】測定されたうねりの角数と振幅の関係を示すグラフである。
【図６】図５に示すうねりの角数と振幅の関係から偶数角数と振幅の関係を抜き出して示すグラフである。
【図７】図５に示すうねりの角数と振幅の関係から奇数角数と振幅の関係を抜き出して示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る転がり軸受部品の表面精度評価方法により転がり軸受部品を評価可能な表面精度評価装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明に係る表面精度評価装置１０の評価対象となる転がり軸受は、例えば、図１に示す深溝玉軸受１であり、軌道輪である外輪２の外輪軌道面３と、同じく軌道輪である内輪４の内輪軌道面５との間に、保持器８により円周方向に所定の間隔で保持された鋼球からなる複数の転動体６が転動自在に配設されている。外輪軌道面３、内輪軌道面５、及び外、内輪軌道面３、５に接触する転動体６の転動面７が、表面精度評価の対象となる。
【００１０】
図２に示すように、本発明に係る転がり軸受部品の表面精度評価装置１０は、外輪軌道面３、内輪軌道面５、及び転動面７のうねりを評価する装置であり、外輪軌道面３、内輪軌道面５、または転動面７の円周方向形状を測定する検出部１１と、検出部１１によって測定された測定値を適宜演算処理して外輪軌道面３、内輪軌道面５、または転動面７のうねりを評価する演算部１２と、演算部１２による評価結果を表示する表示部１３と、を備える。
【００１１】
検出部１１は、測定対象となる外輪軌道面３、内輪軌道面５、または転動面７の円周方向形状を測定する装置であり、測定対象面に触針を接触させて測定する接触式、またはレーザやＸ線など非接触で測定する非接触式のいずれであってもよい。
【００１２】
演算部１２は、図３に示すように、外輪軌道面３、内輪軌道面５、または転動面７の円周方向形状の測定信号をフーリエ変換して外輪軌道面３、内輪軌道面５、または転動面７のうねりの角数と振幅の関係を求めた後（ステップＳ１）、このうねりの角数と振幅の関係を複数のグループにグループ分けする（ステップＳ２）。更に、グループ分けされた各グループの振幅を統計的に処理して、うねりを評価するための振幅の閾値をグループごとに求め（ステップＳ３）、この閾値に基づいて外輪軌道面３、内輪軌道面５、または転動面７のうねりを評価する（ステップＳ４）。
【００１３】
なお、外輪軌道面３、内輪軌道面５、または転動面７の形状測定、及び形状信号を処理する演算部１２による演算処理の一部は、例えば、真円度測定機やウェービメータ（うねり測定機）などで行うこともできる。
【００１４】
以下に、内輪回転する転がり軸受における転動体の転動面を例にとり、転動面のうねりを評価する方法について詳細に説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
図４に示すように、転動体６の転動面７の円周方向形状を、検出部１１である真円度測定機などで測定した後、演算部１２が、この円周方向形状の測定信号をフーリエ変換して転動面７のうねりの角数ｆと振幅ｙの関係を求める（ステップＳ１）。図５は、うねりの角数ｆと振幅ｙとの関係を示すグラフであり、全ての角数ｆについてのデータを含んでいる。
【００１６】
演算部１２は、図５に示すうねりの角数ｆと振幅ｙの関係を、うねりの角数ｆに基づいて複数のグループにグループ分けする。具体的には、うねりの角数ｆと振幅ｙの関係を、特定角数である偶数角数ｆ２ｎと、非特定角数である奇数角数ｆ２ｎ＋１とで、２つのグループに分ける（ステップＳ２）。
【００１７】
ここで、内輪、外輪の軌道面や転動体の転動面に円周方向のうねりがあると、転がり軸受の振動発生の原因となることが知られており、内輪回転の転がり軸受においては、表１に示すうねりの角数が、外輪の半径方向、軸方向振動に影響を及ぼすことが理論的に分かっている。
【００１８】
【表１】
2013221833.tif 000003
【００１９】
したがって、表１を参照して、転動体の転動面における特定角数を偶数角数ｆ２ｎとし、非特定角数を奇数角数ｆ２ｎ＋１としている。
【００２０】
図６はグループ分けされた偶数角数ｆ２ｎと振幅ｙ２ｎの関係を、図７は奇数角数ｆ２ｎ＋１と振幅ｙ２ｎ＋１の関係を示す。
【００２１】
次いで、演算部１２は、偶数角数ｆ２ｎの振幅ｙ２ｎの平均値Ave.（ｙ２ｎ）と標準偏差σ２ｎ、及び奇数角数ｆ２ｎ＋１の振幅ｙ２ｎ＋１の平均値Ave.（ｙ２ｎ＋１）と標準偏差σ２ｎ＋１とを演算し、更に、平均値Ave.（ｙ２ｎ）、Ave.（ｙ２ｎ＋１）と標準偏差σ２ｎ、σ２ｎ＋１とから、各グループのうねりを評価するための閾値Ｔ２ｎ、Ｔ２ｎ＋１をAve.（ｙ２ｎ）＋３σ２ｎ、Ave.（ｙ２ｎ＋１）＋３σ２ｎ＋１として求める（ステップＳ３）。次いで、各グループの振幅ｙ２ｎ、ｙ２ｎ＋１と、閾値Ｔ２ｎ、Ｔ２ｎ＋１（Ave.（ｙ２ｎ）＋３σ２ｎ、Ave.（ｙ２ｎ＋１）＋３σ２ｎ＋１）と、を比較して、転動面７のうねりを評価する（ステップＳ４）。
【００２２】
図５には、全振幅ｙから求めた閾値Ｔ（Ave.（ｙ）＋３σ）を同時に示す。また、図６には、偶数角数ｆ２ｎの振幅ｙ２ｎのみから求めた閾値Ｔ２ｎを、図７には、奇数角数ｆ２ｎ＋１の振幅ｙ２ｎ＋１のみから求めた閾値Ｔ２ｎ＋１を示す。本実施形態では、うねりの振幅ｙが、閾値Ｔ以上となった場合、その角数の振幅ｙが異常であると判断する。
【００２３】
図５に示すように、全振幅ｙを対象とした転動面７の表面精度評価では、３角、５角、及び７角の振幅ｙが閾値Ｔよりも大きく、異常であると判断される。一方、図６に示すように、偶数角数ｆ２ｎの振幅ｙ２ｎのみを対象とした表面精度評価では、２角及び２４角の振幅ｙ２ｎが閾値Ｔ２ｎより大きく、異常となっている。また、図７に示すように、奇数角数ｆ２ｎ＋１の振幅ｙ２ｎ＋１のみを対象とした表面精度評価では、図５と同様に、３角、５角、及び７角の振幅ｙ２ｎ＋１が閾値Ｔ２ｎ＋１より大きく、異常となっており、全振幅ｙを対象とした表面精度評価と同じ結果を示している。
【００２４】
このように、グループ分けする前（図５参照）には、正常と判断されていた２角及び２４角の振幅ｙ２ｎの異常を、グループ分けすることによって検出することができる。即ち、グループ分けすることで、より正確に表面精度評価が可能となり、転動体６の転動面７の品質管理を精度よく行って、転がり軸受１の振動・音響特性の向上が図れる。また、振幅の平均値や標準偏差などの一般的な統計量を閾値として使用することができ、演算などの処理が容易となる。
【００２５】
なお、本実施形態では、偶数角数及び奇数角数の２つのグループにグループ分けしたが、グループ分けは、２つに限定されず、３つ以上のグループにグループ分けしてもよい。また、閾値ＴはAve.（ｙ）＋３σとしたが、Ave.(ｙ)＋ｍσ（ｍは、任意数）としてもよく、更に、振幅ｙの平均値Ave.（ｙ）や中央値に、標準偏差等も組み合わせ、平均値（或は中央値）＋３×標準偏差とすることもできる。
【００２６】
以上説明したように、本実施形態の転がり軸受部品の表面精度評価方法及び表面精度評価装置１０によれば、検出部１１により転がり軸受１を構成する転動体６の転動面７の円周方向形状を測定した後、演算部１２が円周方向形状の測定信号をフーリエ変換して転動面７のうねりの角数ｆと振幅ｙの関係を求め、このうねりの角数ｆと振幅ｙの関係を、うねりの角数ｆに基づいて偶数角数ｆ２ｎと奇数角数ｆ２ｎ＋１の２つのグループにグループ分けし、うねりを評価するための振幅ｙ２ｎ、ｙ２ｎ＋１の閾値Ｔ２ｎ、Ｔ２ｎ＋１をグループごとに求め、閾値Ｔ２ｎ、Ｔ２ｎ＋１に基づいて転動面７のうねりを評価し、この演算結果を表示部１３に表示するので、転動体６の高精度の品質管理が可能となり、転がり軸受１の振動音響品質の向上が図られる。
【００２７】
（第２実施形態）
本実施形態の転がり軸受部品の表面精度評価装置１０は、演算部１２による処理手順のみが、第１実施形態の表面精度評価装置１０と異なる。
【００２８】
本実施形態の演算部１２は、転動面７の円周方向形状の測定し、円周方向形状の測定信号をフーリエ変換した転動面７のうねりの角数ｆと振幅ｙの関係（図５参照）を、転がり軸受１が使用される条件やアプリケーションに合わせた任意の周波数帯域に基づいて複数のグループにグループ分けする。
【００２９】
次いで、評価対象とする周波数帯域に対応する範囲のうねりの角数ｆの振幅ｙから閾値Ｔを求め、測定された振幅ｙと閾値Ｔとを比較してうねりを評価する。
【００３０】
このように、転がり軸受１が使用される条件やアプリケーションに合わせた周波数帯域に基づいて複数のグループにグループ分けして表面精度評価することで、卓越した周波数の振動や音の発生を抑制することができ、転がり軸受１の振動音響品質の向上を図ることができる。
【００３１】
また、上記のように周波数帯域に基づいてグループ分けされた、うねりの角数ｆと振幅ｙの関係を、更にうねりの角数ｆに基づいて、例えば、第１実施形態で説明したと同様に偶数角数ｆ２ｎと奇数角数ｆ２ｎ＋１の２つのグループに分けして処理することで（図６、図７参照）、更に詳細な表面精度評価を行うこともできる。
【００３２】
（第３実施形態）
閾値Ｔとしては、各振幅ｙを二乗して得られる各角数ｆのエネルギを用いることもできる。本実施形態では、閾値Ｔとして特定角数である偶数角数ｆ２ｎのエネルギの総和を使用する。偶数角数ｆ２ｎのエネルギの総和が、奇数角数ｆ２ｎ＋１のエネルギの総和より小さいことで、転動体６の転動面７のうねりを評価することができ、振動音響品質が向上する。なお、偶数角数ｆ２ｎのエネルギの総和は、式１により求められる。
【００３３】
【数１】
2013221833.tif 000004
【００３４】
また、軌道輪である外輪２の外輪軌道面３や内輪４の内輪軌道面５について、表面精度評価する場合のエネルギの総和は、式２により求めることができる。
【００３５】
【数２】
2013221833.tif 000005
【００３６】
尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、実施形態では、玉軸受における転動体の転動面のうねりを評価する場合について説明したが、内輪や外輪等の軌道輪の軌道面の表面精度評価についても、同様の評価方法及び評価装置の適用が可能であり、うねりを適正に評価することができる。また、転動体が円筒ころ、円すいころ、球面ころ、ニードルローラの場合も同様に適用することができ、更に、ラジアル転がり軸受に限らず、スラスト転がり軸受にも適用可能であり、同様の効果を奏する。
【符号の説明】
【００３７】
１      深溝玉軸受（転がり軸受）
２      外輪（軌道輪）
３      外輪軌道面（軌道面）
４      内輪（軌道輪）
５      内輪軌道面（軌道面）
６      転動体
７      転動面
１０    転がり軸受部品の表面精度評価装置
１１    検出部
１２    演算部
１３    表示部
ｆ      うねりの角数
ｆ２ｎ        偶数角数（特定角数）
ｆ２ｎ＋１    奇数角数（非特定角数）
Ｔ、Ｔ２ｎ、Ｔ２ｎ＋１          閾値
ｙ、ｙ２ｎ、ｙ２ｎ＋１          振幅
【図１】
2013221833.tif 000006
【図２】
2013221833.tif 000007
【図３】
2013221833.tif 000008
【図４】
2013221833.tif 000009
【図５】
2013221833.tif 000010
【図６】
2013221833.tif 000011
【図７】
2013221833.tif 000012